2019年, 第31卷, 第7期　刊出日期：2019-07-25

  

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冶炼与加工
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  不同热解工艺下半焦的微观结构特点及其对燃烧性能的影响

  康毅，邹冲，赵俊学，何江永，马成，张小蕊

  钢铁研究学报. 2019, 31(7): 601-611. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20180293

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  摘要：对比研究了3种直立内热炉半焦(熄焦方式分别为水泡熄焦、喷水熄焦及烟气干熄焦)及一种流化床热解半焦的微观结构及燃烧性能。通过对半焦组成、孔隙结构、有机官能团、碳化学结构及半焦微晶结构分析，获得了不同低温热解工艺半焦的组成及微观结构特点，明确了组成及微观结构与燃烧性能之间的关系。结果表明，不同热解工艺半焦的组成和微观结构差异明显，其对半焦的燃烧性能影响显著。干熄焦碳化学结构缺陷比例大，快速热解半焦孔隙结构发0达、挥发分高，与水喷焦相比水泡焦石墨化程度低；水喷焦燃烧性能优于水泡焦，干法所得半焦的燃烧性优于湿法；半焦的挥发分含量决定其燃点，在快升温速率条件下孔隙结构对半焦的燃烧性能影响较大，而慢升温速率条件下有序化度对半焦的燃烧性能影响较大。
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  焦炭床内铁水渗碳行为

  华福波，张伟，朱雷，薛正良，张文海

  钢铁研究学报. 2019, 31(7): 612-619. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20180323

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  摘要：高炉冶炼过程中铁水最终渗碳量接近饱和，相比而言，闪速炉中没有固体炉料的压迫作用，无法发生像高炉炉缸内死料柱根部与铁水之间的渗碳反应，最终渗碳量难以预料。为此，以电解铁和化学纯石墨为原料，利用管式电阻炉升温到1855K熔化铁块，以高纯Ar作为保护气体研究焦炭床内铁水渗碳行为，并对铁水渗碳行为进行数值模拟，为闪速炼铁工业化打下基础。实验结果表明，终铁C含量随焦炭粒度增大和渗碳床高度降低而减小，且铁水初始C含量对终铁C含量具有较大影响。对于不同条件下铁水渗碳反应中C元素的迁移规律，基于VB编程技术进行了数值模拟，模拟结果与高温实验结果较吻合，相对误差在3%以内。渗流速度控制因子始终控制在05左右，即铁水在焦炭床中的平均速度为初始滴落速度的一半左右。
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  利用碳钢铸坯组织灰度图获取C含量分布的方法

  侯自兵，郭中傲，郭东伟，曹江海，常毅，文光华

  钢铁研究学报. 2019, 31(7): 620-627. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20180317

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  摘要：基于热酸洗腐蚀原理与图像光学理论，提出运用金属低倍组织灰度分析技术（灰度分析法）获取中高碳钢铸坯的低倍组织中不同位置不同区域不同尺度的一维、二维C元素含量分布。偏析严重的位置得到的C元素含量高，初始凝固的晶粒中心位置得到的C元素含量低，说明通过灰度分析法计算的C元素含量分布能与低倍组织形貌很好地对应。同时，通过电子探针与灰度分析法的测量结果对比，发现二者C元素含量的变化趋势具有很好的一致性，这验证了灰度分析法的有效性。另外，低倍组织图像整体亮度的改变不会造成由灰度分析法所测量的C元素含量发生明显改变，则表明灰度分析法对测量环境的变化具有一定的抗干扰能力，也间接说明了其可靠性。
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  电炉粉尘预处理对其合成Ni-Zn铁氧体性能的影响

  陈昌,李杨,张岩昊,陈旭芳,何环宇,倪红卫

  钢铁研究学报. 2019, 31(7): 628-636. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20180309

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  摘要：尖晶石型铁氧体MFe2O4（M=Ni、Zn、Mn和Mg等）由于其良好的稳定性和优越的磁电性能，在磁电领域受到广泛应用。以电炉粉尘为原料，先利用NaOH溶液对电炉粉尘进行预处理，然后加入不同含量的NiCl2·6H2O，通过水热方法直接合成具有尖晶石结构的Ni-Zn铁氧体（(Ni,Zn)Fe2O4），最后详细探讨了不同浓度的NaOH预处理除硅和配入不同量NiCl2·6H2O对合成(Ni,Zn)Fe2O4磁性能的变化规律。结果表明，当NaOH浓度从0增加到10mol/L时，预处理后电炉粉尘中SiO2质量分数从6.85%降低到1.49%，合成的Ni-Zn铁氧体的饱和磁感应强度从19.5A·m2/kg升高到32.3A·m2/kg；而预处理后电炉粉尘与NiCl2·6H2O的质量比从1∶0.7降低到1∶0.9时，所得样品的饱和磁感应强度从28.4A·m2/kg增长到32.3A·m2/kg。该工艺不仅简化了电炉粉尘的处理工艺流程，而且实现了其高附加值利用。
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  基于效率目标的环冷机余热回收系统操作参数优化

  夏建芳，余媛君，王潇杰，刘寒

  钢铁研究学报. 2019, 31(7): 637-643. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963.20180311

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  摘要：针对烧结环冷机余热回收利用率不高的难题，采用分析法建立了评价某钢铁厂烧结环冷机余热回收系统运行效率的效率模型。基于多孔介质模型、局部非热平衡方程、真实气体SRK方程建立环冷机内气固两相换热模型。通过CFD仿真模拟，探究料层高度、循环风机输入烟气温度、烧结矿底部入口风速三项可控环冷机运行工艺参数对系统效率的影响规律。结果表明，料层厚度在1～1.5 m区间每增加0.1 m，效率增加0.8%～1.1%；循环风温在100～140℃之间每增加10℃，效率增加1.4%～1.5%；烧结矿底部入口风速在0.9～1.9 m/s之间每增加0.1 m/s，效率降低0.18%～0.24%。在此基础上，基于工业运行数据建立效率正交试验优化模型，提高了该余热回收系统3.42%的效率。
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  宽厚板立轧非均匀塑性变形机制

  阮金华，王志刚，赵三星，李友荣，孟庆达

  钢铁研究学报. 2019, 31(7): 644-650. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963.20180297

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  摘要：采用刚塑性有限元法解析了宽厚板立轧过程中头、尾凹形和边部狗骨的形成规律。轧件长度中心区域立轧时主变形区前、后外端约束始终存在，该区金属进入主变形区前后均没有协调运动，形成的狗骨较高，长度较小。轧件头部区域立轧时主变形区后外端约束始终存在而前外端约束逐渐形成，主变形区内金属易于沿轧件宽度和长度方向流动，轧件头部区域金属离开主变形区后的协调运动导致其头部宽度不足和头部凹形增大。轧件尾部区域立轧时主变形区前外端约束始终存在而后外端约束逐渐消失，主变形区内金属易于沿轧件宽度和长度方向流动，尾部区域金属在进入主变形区之前的协调运动增大了轧件尾部凹形。研究成果可用于指导热轧宽厚板立轧头尾短行程控制轧制和开发新的宽厚板平面形状控制技术。
材料研究
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  高碳硅镇静钢中失效夹杂物检测方法的探讨

  赵昊乾，吕洪刚，孟耀青，秦树超，王伟

  钢铁研究学报. 2019, 31(7): 651-659. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20180291

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  摘要：为探索高碳硅镇静钢中失效夹杂物的检测方法，通过大量分析切割钢丝拉拔断口明确了失效夹杂物类型，同时利用失效指数验证金相观察法、电镜分析法、极值统计法、电解法、盘条拉伸法等评价夹杂物的有效性。结果表明,以帘线钢、切割钢丝用钢为代表的高洁净度高碳硅镇静钢，失效夹杂物以高铝夹杂物为主，尺寸集中在10～40μm。断口分析是失效夹杂物的最直接评价方法，但耗时长。金相制样法评价失效夹杂物往往与实物质量不符。有机溶物电解法可以用来分析冶炼过程高铝夹杂物变化，为失效夹杂物控制提供方向。未时效盘条拉伸实验，可快速检测出高碳钢盘条中大尺寸夹杂物。
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  镁钛复合处理对不锈钢凝固组织的影响及机制

  张采薇，屈天鹏，王德永，田俊，侯栋

  钢铁研究学报. 2019, 31(7): 660-666. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20180310

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  摘要：TiN是铁素体不锈钢有效的异质形核剂，但钢中大尺寸的TiN颗粒会对不锈钢板材表面质量带来不利影响。为此，提出依靠镁钛复合处理来细化TiN颗粒及控制宏观晶粒的方法。通过良好气氛保护的电阻炉试验，研究了添加Mg和Ti元素对于铁素体不锈钢宏观铸态组织和TiN颗粒细化效果的影响规律，并对其细化机理进行了详细分析。经研究得知，向铁素体不锈钢中添加了微量Mg和Ti元素后试样宏观等轴晶比例由37%提高至50%，TiN颗粒平均尺寸由处理前的5μm细化至2μm。镁钛复合处理后，钢液中形成的MgO和MgAl2O4与TiN之间的晶格错配度很低，分别为1.14和5.29，均属于有效形核范围，可以成为TiN异质形核核心，促进在晶内均匀析出更多的TiN。同时基于TiN与铁素体相之间的良好的晶格匹配关系，其进一步促进了δ-Fe形核，从而有效细化了铁素体宏观组织，这将有利于提高铁素体不锈钢力学性能和表面质量。
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  Ni和Nb元素对Fe-Cr-Mo合金力学和阻尼性能的影响

  李强锋，赵鸿金，杨延丽，孙永庆，刘振宝，梁剑雄

  钢铁研究学报. 2019, 31(7): 667-674. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20180322

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  摘要：采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、弯曲共振试验机和万能材料试验机等分析了复合添加质量分数0.8%Ni元素和0.1%Nb元素的Fe-Cr-Mo合金组织和析出相的大小、形态，研究了Ni和Nb元素的添加对Fe-Cr-Mo合金力学性能和阻尼性能的影响。结果表明，Ni和Nb元素的加入不但使合金晶粒显著细化，而且有效抑制了富Cr析出物的析出，使析出物明显细化且分布弥散。晶粒和析出物的细化同时提高了合金的强度和塑韧性，尤其是显著地提高了材料的塑性。1000和1100℃退火后，Ni和Nb元素的加入将提高减振合金的矫顽力，降低磁致伸缩系数，使减振合金的阻尼性能降低。900℃退火后，Ni和Nb元素的添加虽然提高了合金的矫顽力，但由于Mo元素的回溶使磁致伸缩系数增大，阻尼性能获得提高。
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  稀土Y对气雾化制备PH13-8Mo钢粉末特性的影响

  张梦醒，王长军，陈清明，胡家齐，梁剑雄

  钢铁研究学报. 2019, 31(7): 675-682. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20180278

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  摘要：研究了不同含量的稀土Y对选区激光熔化技术(SLM)用PH138Mo钢粉末特性的影响，并通过Thermo-Calc热力学软件、粉体综合特性测试仪、霍尔流速计、激光粒度分析仪、扫描电镜和电子探针等方法对不同Y含量的PH13-8Mo钢粉末特性的变化规律进行研究。结果表明，随着金属粉末中Y含量的增加，金属粉末的松装密度从3.73提高到3.93g/cm3，50g粉末的自由流动时间从25.44减小到25.11s，粉末的流动性变好。同时，PH138Mo钢粉末的平均粒径从37.29减小到30.99μm，粉末的粒度分布区间变窄。研究还发现，不含Y的PH13-8Mo钢粉末的组织由树枝晶和等轴晶组成，而Y质量分数为0.080%的PH138Mo钢粉末的组织均由等轴晶组成。综上，在PH13.8Mo钢粉末中加入稀土Y，粉末的特性得到优化。
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  新型Cr-Co-Mo-Ni合金的高温蠕变损伤

  侯智鹏,张姝，张鹏，闫晓红，杨卯生

  钢铁研究学报. 2019, 31(7): 683-688. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20180312

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  摘要：对500℃/950MPa条件下经845-8 h蠕变断裂的一种新型Cr-Co-Mo-Ni合金的蠕变损伤进行了分析，并且对蠕变孔洞的形成进行了研究。结果表明，蠕变断裂后，基体中呈链状分布的M6C相显著粗化，平均等效直径达到3.0μm，体积分数达到3.85%；马氏体板条上析出大量弥散细小的Laves相，尺寸在10～25nm之间，面积比达20%；蠕变孔洞在密集分布的链状M6C型析出相与基体结合界面上产生，其形成与M6C相的链状聚集和显著粗化有关；并且与高密度Laves相的析出有关；因此，控制链状M6C相的析出、聚集和长大能够提高该新型合金的抗高温蠕变性能。